«БЕЗОПАСНОСТЬ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ И ПРОИЗВОДСТВ Рекомендовано Управлением учебных заведений и правового обеспечения Федерального агентства железнодорожного транспорта в качестве учебного пособия для студентов вузов ...»

Живые организмы (живое вещество). В настоящее время описано около 300 тыс. видов растений и более 1,5 млн. видов животных. Из этого количества 93% представлено сухопутными, а 7% — водными видами животных. Суммарная биомасса организмов сухопутных видов образована на 99,2% зелеными растениями (2,41012 т) и на 0,8 % — животными и микроорганизмами (0,2109 т). В океане, напротив, на долю растений приходится 6,3% (0,2109 т), а на долю животных и микроорганизмов — 93,7% (0,31010 т) совокупной биомассы. Несмотря на то, что океан покрывает более 70% поверхности планеты, в нем содержится лишь 0,13% биомассы всех живых существ, обитающих на Земле.

Расчеты показывают, что растения составляют около 21% всех учтенных видов. Однако на их долю приходится более 99% биомассы, тогда как вклад животных в биомассу планеты (79% видов) составляет менее 1%. Среди животных 96% видов приходится на долю беспозвоночных и только 4% — на долю позвоночных, среди которых млекопитающие составляют примерно 10%.

Приведенные соотношения иллюстрируют фундаментальную закономерность организации биосферы: в количественном отношении преобладают формы, достигшие в процессе эволюции относительно низких степеней морфофизиологического прогресса.

Живое вещество по массе составляет 0,01-0,02 от биокосного вещества биосферы, однако играет ведущую роль в биогеохимических процессах благодаря совершающемуся в живых организмах обмену веществ. Так как субстраты и энергию, используемые в обмене веществ, организмы черпают из окружающей среды, они преобразуют ее уже тем, что в процессе своего существования используют ее компоненты.

Ежегодная продукция живого вещества в биосфере составляет 232,5 млрд. т сухого органического вещества. За это же время в масштабе планеты в процессе фотосинтеза синтезируется 46 млрд.

т органических углеродсодержащих веществ; для этого требуется, чтобы 170109 т углекислого газа прореагировало с 68109 т воды.

Таким образом, в результате фотосинтеза ежегодно образуется 115109 т сухого органического вещества и 123109 т кислорода. В течение года в процесс фотосинтеза вовлекаются также 6109 т азота, 2109 т фосфора, а также другие элементы, например, калий, кальций, сера, железо. Приведенные цифры показывают, что живое вещество является наиболее активным компонентом биосферы.

Оно производит гигантскую геохимическую работу, способствуя преобразованию других оболочек Земли в геологическом масштабе времени.

Биотический круговорот. Главная функция биосферы заключается в обеспечении круговоротов химических элементов. Глобальный биотический круговорот осуществляется при участии всех населяющих планету организмов. Он заключается в циркуляции веществ между почвой, атмосферой, гидросферой и живыми организмами. Благодаря биотическому круговороту возможно длительное существование и развитие жизни при ограниченном запасе доступных химических элементов. Используя неорганические вещества, зеленые растения за счет энергии Солнца создают органическое вещество, которое другими живыми существами (гетеротрофами — потребителями и деструкторами) разрушается, с тем, чтобы продукты этого разрушения могли быть использованы растениями для новых органических синтезов.

Важная роль в глобальном круговороте веществ принадлежит круговороту воды между океаном, атмосферой и верхними слоями литосферы. Вода испаряется и воздушными течениями переносится на многие километры. Выпадая на поверхность суши в виде осадков, она способствует разрушению горных пород, делая их доступными для растений и микроорганизмов, размывает верхний почвенный слой и уходит вместе с растворенными в ней химическими соединениями и взвешенными органическими частицами в океаны и моря. Подсчитано, что с поверхности Земли за 1 мин испаряется около 1 млрд. т воды (на образование 1 г водяного пара необходимо 2,248 кДж). Энергия, затрачиваемая на испарение воды, возвращается в атмосферу (рис. 2.3). Циркуляция воды между Мировым океаном и сушей представляет собой важнейшее звено в поддержании жизни на Земле и основное условие взаимодействия растений и животных с неживой природой.

Под влиянием круговорота воды в биосфере происходит постепенное разрушение литосферы, перенос ее компонентов в глубины морей и океанов.

На создание органического вещества расходуется всего 0,1-0,2% солнечной энергии, достигающей поверхности планеты. Благодаря этой энергии осуществляется значительный объем работы по перемещению химических элементов.

В качестве примеров биотического круговорота рассмотрим круговороты углерода и азота в биосфере.

Круговорот углерода (рис. 2.4) начинается с фиксации атмосферного диоксида углерода в процессе фотосинтеза. Часть образовавшихся при фотосинтезе углеводов используют сами растения для получения энергии, часть потребляется животными. Углекислый газ выделяется в процессе дыхания растений и животных. Мертвые растения и животные разлагаются, углерод их тканей окисляется и возвращается в атмосферу. Аналогичный процесс происходит и в океане.

Круговорот азота также охватывает все области биосферы (рис. 2.5). Хотя его запасы в атмосфере практически неисчерпаемы, высшие растения могут использовать азот только после соединения его с водородом или кислородом. Исключительно важРис. 2.4. Круговорот углерода в биосфере Рис Рис. 2.5. Круговорот азота в биосфере ную роль в этом процессе играют азотфиксирующие бактерии. При распаде белков этих микроорганизмов азот снова возвращается в атмосферу.

Показателями масштаба биотического круговорота служат темпытем мосферы проходит через организмы примерно за 2 тыс лет, углетыс. лет угл кислый газ за 300 лет а вода полностью разлагается и восстанавли Рис. 2.6. Продолжительность циркуляции веществ в биосфере Благодаря биотическому круговороту биосфере присущи опре-опре деленные геохимические функции: газовая — биогенная миграция газов в результате фотосинтеза и фиксации азота; концентрацион элементов, внешней окислительновосстановительная — превращение веществ, содержащих атомы с переменной валентно протекающие в живых организмах Стабильность биосферы Биосфера представляет собой зультатов взаимной активности трех групп организмов выполняюорганизмов, выполняю щих разные функции в биотическом круговороте, — продуцентов (автотрофы), потребителей (гетеротрофы) и деструкторов (минерализующие органические остатки). То, что в биосфере поддержиостатки То поддерж вается постоянство главных характеристик ее составляющих (гомеостаз), не исключает способности ее к эволюции.

Эволюция биосферы. Эволюция биосферы на протяжении большей части ее истории осуществлялась под влиянием двух главных факторов: естественных геологических и климатических изменений на планете и изменений видового состава и количества живых существ в процессе биологической эволюции. На современном этапе в третичном периоде к ним присоединился третий фактор — развивающееся человеческое общество.

Этапы возникновения жизни, пути и механизмы ее эволюционного развития хорошо известны: жизнь зародилась на Земле свыше 3,5 млрд. лет назад. Первыми живыми существами были анаэробы, которые получали энергию путем брожения. Так как брожение представляет собой относительно малопродуктивный способ восполнения энергии, примитивная жизнь не могла эволюционировать далее одноклеточной формы организации. Питание таких примитивных организмов зависело от опускавшихся на дно водоемов органических веществ, синтезируемых в поверхностных слоях воды абиогенным способом.

Недостаток органических веществ создал явление отбора, приведшее к возникновению фотосинтеза. Прогрессивное увеличение кислорода в воде за счет жизнедеятельности фотосинтезирующих организмов и его диффузия в атмосферу вызвали изменения в химическом составе оболочек Земли, прежде всего атмосферы, что в свою очередь сделало возможным и развитие более сложно организованных живых форм и быстрое распространение жизни по планете. По мере увеличения содержания кислорода в атмосфере формировался достаточно мощный слой озона, защищающий поверхность Земли от проникновения жесткого ультрафиолетового излучения. В таких условиях жизнь смогла продвинуться к поверхности моря. Развитие механизма аэробного дыхания сделало возможным появление многоклеточных организмов. Примечательно, что первые такие организмы появились после того, как концентрация кислорода в атмосфере планеты достигла примерно 3%, что произошло около 600 млн. лет назад (начало кембрия).

Благодаря способности фотосинтезирующих морских организмов продуцировать такое количество кислорода, которое превышало потребности в нем обитателей планеты, стало возможным возникновение в процессе эволюции организмов более высокого уровня структурно-физиологической организации, их широкое расселение и проникновение жизни в различные сферы обитания. В течение палеозойской эры живые существа не только заселили все моря, но и вышли на сушу. Развитие зеленых растений обеспечило образование кислорода и органических веществ в больших объемах, что создавало благоприятные условия для прогрессивной последующей эволюции.

В середине палеозоя темпы потребления кислорода живыми организмами и расход его в абиотических процессах, а также темпы его образования сравнялись. Содержание кислорода в атмосфере начиная с этого периода истории Земли стабилизировалось на уровне примерно 20%.

С появлением человеческого общества в развитии биосферы намечается переход от биогенеза, обусловленного факторами биологической эволюции, к ноогенезу — развитию под влиянием разумной созидательной деятельности человечества.

Учение о ноосфере. Эволюция органического мира прошла несколько этапов. Первый из них — возникновение первичной биосферы с биотическим круговоротом, второй — усложнение структуры биотического компонента биосферы в результате появления многоклеточных организмов. Эти два этапа, осуществлявшиеся в связи с чисто биологическими закономерностями жизнедеятельности и развития, могут быть объединены в период биогенеза.

Третий этап связан с возникновением человеческого общества.

Деятельность людей в пространстве биосферы, разумная по своим намерениям, способствует превращению ее в ноосферу. На рассматриваемом этапе эволюция происходит под определяющим воздействием человеческого сознания в процессе производственной (трудовой) деятельности людей, что свойственно периоду ногенеза.

В.И. Вернадский выделил геологическую роль человека и понятие антропогенной эры в своих лекциях в Сорбонне (1922-1923 гг.), позже понятие «ноосфера» было введено в науку французским философом Э. Леруа (1927). Ноосферой Леруа назвал оболочку Земли, включающую человеческое общество с его языком, индустрией, культурой и прочими атрибутами разумной деятельности.

Ноосфера, по мнению Э. Леруа, представляет собой «мыслящий пласт», который, зародившись в конце третичного периода, разворачивается с тех пор над миром растений и животных вне биосферы и над ней.

В противоположность приведенной трактовке В.И. Вернадский представляет ноосферу не как нечто внешнее по отношению к биосфере, а как новый этап в развитии биосферы, заключающийся в разумном регулировании отношений человека и природы: «человечество, взятое в целом, становится мощной геологической силой. И перед ним, перед его мыслью и трудом ставится вопрос о перестройке биосферы в интересах свободно мыслящего человечества как единого целого. Это новое состояние биосферы, к которому мы, не замечая этого, приближаемся, и есть «ноосфера»».

Науку управления взаимоотношениями между человеческим обществом и природой можно назвать н о о г е н и к о й. Основная цель ноогеники — планирование настоящего во имя будущего, а ее главная задача — исправление нарушений в отношениях человека и природы, вызванных прогрессом техники.

Помимо охранных функций, ноогеника должна способствовать увеличению многообразия форм жизни путем создания новых видов растений, животных и микроорганизмов. Эти новые виды могут не только служить источником пищи, кислорода, сырья для промышленности, но и помогать человеку, осуществляя буферные функции, бороться с вредными побочными результатами технического прогресса, способствовать еще более активному освоению неживой природы, сопровождать человека в космических полетах. Таким образом, ноогеника не ставит целью достижение какого-то постоянного равновесия между человеком и природой, что в принципе неосуществимо.

2.5. Воздействие человечества на природу.

На начальных этапах существования человеческого общества интенсивность воздействия людей на среду обитания не отличалась от воздействия других организмов. Получая от окружающей среды средства к существованию в таком количестве, которое полностью восстанавливалось за счет естественных процессов биотического круговорота, люди возвращали в биосферу то, что использовали другие организмы для своей жизнедеятельности. Универсальная способность микроорганизмов разрушать органическое вещество, а растений — превращать минеральные вещества в органические обеспечивали включение продуктов хозяйственной деятельности людей в биотический круговорот.

В настоящее время человек извлекает из биосферы сырье в значительном и все возрастающем количестве, а современные промышленность и сельское хозяйство производят или применяют вещества, не только не используемые другими видами организмов, но нередко и ядовитые. В результате этого биотический круговорот становится незамкнутым. Вода, атмосфера, почвы загрязняются отходами производства, вырубаются леса, истребляются дикие животные, разрушаются природные биогеоценозы.

Нежелательные последствия неконтролируемой человеческой деятельности осознавали естествоиспытатели уже в конце XVIII — начале XIX вв. (Ж.-Л.-Л. Бюффон; Ж.-Б. Ламарк). В настоящее время человечество стоит перед возможностью экологического кризиса, т.е. такого состояния среды обитания, которое вследствие произошедших изменений становится непригодным для жизни людей. Ожидаемый кризис по своему происхождению является антропогенным, так как к нему ведут изменения в природе Земли, развивающиеся в связи с воздействием на нее человека.

По своим последствиям воздействия человеческого общества на среду обитания могут быть положительными и отрицательными.

Последние особо привлекают к себе внимание. Основные пути негативного воздействия людей на природу заключаются в расходовании естественных богатств (минерального сырья, почв, водных ресурсов), загрязнении среды, истреблении видов, разрушении биогеоценозов.

Естественные богатства планеты делятся на невосполняемые и восполняемые. К первым относятся, например, полезные ископаемые, запасы которых ограничены. Тенденцию в изменениях восполняемых природных ресурсов можно проследить на примере леса. В настоящее время лесом покрыта примерно треть суши (без Антарктиды), тогда как в доисторические времена им было занято не менее 70%. Особенно пострадал лес в районах древних цивилизаций. Оголение горных склонов Ливана началось 5000 лет назад, когда по приказу царя Соломона 80 000 дровосеков вырубили для строительства дворца и храмов рощи ливанских кедров на значительной территории. Густые леса Далмации начали интенсивно уничтожать при создании римского флота, а затем при строительстве Венеции. На большей части территории Китая и Индии леса были почти полностью вырублены уже в позапрошлом тысячелетии.

Уничтожение лесов прежде всего резко нарушает водный режим планеты. Мелеют реки, их дно покрывается илом, что приводит, в свою очередь, к уничтожению нерестилищ и сокращению численности рыб. Уменьшаются запасы грунтовых вод, создается недостаток влаги в почве. Талая вода и дождевые потоки смывают, а ветры, не сдерживаемые лесной преградой, выветривают почвенный слой. В результате возникает эрозия почвы. Древесина, ветви, кора, подстилка аккумулируют минеральные элементы для питания растений. Уничтожение лесов ведет к вымыванию этих элементов из почв и, следовательно, падению ее плодородия. С вырубкой лесов гибнут населяющие их птицы, звери, насекомые-энтомофаги. Вследствие этого беспрепятственно размножаются вредители сельскохозяйственных культур. Лес очищает воздух от ядовитых загрязнений, в частности, он задерживает радиоактивные осадки и препятствует их дальнейшему распространению, т.е. вырубка лесов устраняет важный компонент самоочищения воздуха. Наконец, уничтожение лесов на склонах гор является существенной причиной образования оврагов и селевых потоков.

Из-за нерационального землепользования человечество потеряло вследствие эрозии почв обширные территории, ставшие практически непригодными для земледелия. Так, за период, равный примерно годам, в США эрозия привела к резкому снижению плодородия почв на территории в 120 млн. га.

Промышленные отходы, пестициды, применяемые для борьбы с вредителями сельскохозяйственных культур, радиоактивные вещества, образуемые, в частности, при испытании ядерного и термоядерного оружия, загрязняют природную среду. Только автомобили в крупных городах за год выбрасывают в атмосферу около 50 млн. м3 угарного газа, кроме того, каждый автомобиль ежегодно выделяет с выхлопными газами около 1 кг свинца. Обнаружено, что в организме людей, проживающих вблизи крупных магистралей, содержание свинца превышено. Из-за бесконтрольного использования количество инсектицида ДДТ (по данным 1950-х гг.), находящегося в распыленном состоянии на обширных территориях планеты и вредного для живых организмов, достигло 1 млн. т. Троекратная обработка в 1960-е гг. инсектицидом, сходным с ДДТ, района живописного озера Клири в США привела к почти полному уничтожению популяции гагар, достигавшей 1000 пар. В среднем в организме жителя США в 1961 г. обнаружено около 925 мг хлорорганических соединений.

За последние 400 лет человеком было истреблено более 160 видов и подвидов птиц и около 100 видов млекопитающих. В настоящее время около 600 видов позвоночных животных находятся на грани полного истребления. К ним относятся киты, австралийские сумчатые (кенгуру), крокодилы, бегемоты, носороги, ряд крупных хищников.

Отдельные виды животных исчезают не только в результате их непосредственного истребления человеком. Между естественными и искусственными биоценозами все время идет борьба за территорию. Но человеческий труд оказывается фактором настолько мощным, что искусственные биоценозы, сами по себе малоустойчивые, тем не менее теснят естественные биоценозы.

Деятельность человека изменяет структуру земной поверхности, отчуждая под сельскохозяйственные угодья, строительство населенных пунктов, железных дорог, коммуникаций, водохранилищ территорию, занимаемую природными биогеоценозами. К настоящему времени указанным образом преобразовано около 20 % суши.

К числу отрицательных влияний на биосферу относится также нерегулируемый промысел рыбы, млекопитающих, беспозвоночных, водорослей, изменение химического состава вод, воздуха, почвы в результате сбросов отходов промышленности, транспорта и сельскохозяйственного производства.

Положительное влияние человека выражается в выведении новых пород домашних животных и сортов сельскохозяйственных растений, создании культурных биогеоценозов, а также в разработке новых штаммов полезных микроорганизмов как основы микробиологической промышленности, развитии прудового рыбного хозяйства, интродукции полезных видов рыб в новых условиях обитания.

Прогнозы будущего человечества с учетом экологических проблем, стоящих перед ним, представляют непосредственный интерес для всего населения планеты. По мнению экспертов, экологическая ситуация, складывающаяся на Земле, таит в себе опасность серьезных и, возможно, необратимых нарушений биосферы в том случае, если деятельность человечества не приобретет планомерный, согласующийся с законами существования и развития биосферы характер. Вместе с тем расчеты показывают, что человеческое общество не использует значительные резервы биосферы.

Одной из наиболее острых проблем современности является проблема быстрого роста населения Земли. Ежегодный прирост населения в абсолютном исчислении достигает 60-70 млн. человек, или примерно 2%. К 2000 г. численность населения достигла 6 млрд. человек. Площадь поверхности суши на планете равна 1,51014 м2, что достаточно для размещения 15-20 млрд. человек со средней плотностью 300-400 человек на 1 км2, имеющей место в настоящее время в Бельгии, Нидерландах, Японии.

Растущее население Земли должно быть обеспечено пищей. Известно, что производство продовольствия на душу населения растет медленнее, чем производство энергии, одежды, различных материалов. Многие миллионы людей в слаборазвитых странах испытывают нехватку продуктов. Вместе с тем из всей территории суши, пригодной для земледелия, в среднем на планете под сельскохозяйственные угодья занято лишь 41%. При этом на используемой территории, по мнению разных экспертов, получают от 3-4 до 30% от возможного при современном уровне развития агротехники количества продуктов. Причины этого отчасти заключаются в недостаточной энерговооруженности сельского хозяйства. Так, в Японии, получая урожай, в 5 раз больший, чем в Индии (с 1 га сельскохозяйственных угодий), затрачивают в 20 раз больше электроэнергии и в 20-30 раз больше удобрений и пестицидов.

Уже сейчас 30% металлоизделий изготовляют из вторичного сырья.

При существующей технологии из месторождений нефти извлекается лишь 30-50% запасов. Выход полезных ископаемых, таким образом, может быть увеличен путем применения прогрессивных способов добычи. Около 95% энергии получают в настоящее время сжиганием ископаемого топлива, 3-4% — за счет энергии речного стока и только 1-2 % — на атомных электростанциях. Использование атомной энергии в мирных целях решает проблему энергетического кризиса.

Преобразующая деятельность людей неизбежна, так как с ней связано благосостояние населения. Современное человечество располагает исключительно мощными факторами воздействия на природу планеты, которое по своим последствиям может быть и отрицательным, и положительным. Следование принципу научно обоснованного рационального природопользования позволяет получить в целом позитивный итог развития.

Степень загрязнения окружающей природной среды транспортом в сравнении с другими отраслями промышленности в конце 1980-х гг. в СССР и США показана в табл. 2.3.

Загрязнение воздушной среды различными отраслями промышленности Отрасли промышленности

СССР США

Различные виды транспорта вносят различный вклад в загрязнение воздушной среды. Сравнительный анализ загрязнения воздушной среды от различных видов транспорта приведен в табл. 2.4.

Анализ удельных составляющих загрязнений воздушной среды от различных видов транспорта указывает на тенденцию загрязнения ее прежде всего автомобильным транспортом.

Загрязнение атмосферного воздуха от различных видов транспорта

СССР США

Интересен анализ загрязнения воздушной среды различными предприятиями и службами МПС, приведенный в табл. 2.5.

Значительный вклад в загрязнение атмосферного воздуха вносят автономные локомотивы железнодорожного транспорта — тепловозы. Тепловозы выполняют на транспорте почти 100% маневровых работ на станциях, осуществляют до 30% перевозок грузов и пассажиров. Тепловозы оборудованы дизельными двигателями с электромеханической передачей тягового усилия на колесо локомотива. Это обстоятельство вызывает интерес к составу и количеству Составляющие вредных выбросов в воздушную среду различных предприятий железнодорожного транспорта Наименование предприятий и служб составляющие защитными заводы вредных веществ, выбрасываемых дизельными двигателями тепловозов в окружающую среду в сравнении с другими двигателями внутреннего сгорания.

В табл. 2.6 приведено сравнение разных типов двигателей внутреннего сгорания одинаковой мощности (различных видов транспортных средств) и их выбросов вредных веществ в воздушную среду на один километр пробега (лета) транспортного средства.

Вредные выбросы в окружающую среду двигателей внутреннего с регенератором Вредные выбросы в воздушную среду могут быть в виде газов, аэрозолей, паров, дыма, пыли. Только пыли ежегодно выбрасывается на нашей планете, по данным американских ученых, более 700 млн. т. В табл. 2.7 приведены интересные сравнительные данные объемов выбросов вредных веществ за год в некоторых городах России и уровень заболеваемости для некоторых болезней по данным на 1989 г.

Выбросы вредных веществ (тыс. т и частота заболеваемости нас в городах (количество случаев на 100 000 жителей Защита воздушного бассейна (в области экологической безопас - нормирование предельно допустимых концентраций вредных в веществ в воздухе законодательными нормативными актами госу государства;

- контроль выбросов в воз среду вредных веществ лабораториялаборатория ми по аттестации рабочих мест сер - герметизация оборудования пр оборудования, применение технических средств очи очистки выбросов вредных веществ в воздушную среду.

Технические средства очистки вы-в бросов в воздушную среду по припринРис. 2.7. Пылеуловители с пып ципу действия можно разделить на следующие группы:

- инерционные и гравитационные пылеуловители и пылеотделители (циклоны) (рис. 2.7 и 2.8);

циклоны рис а – общий вид; б – схема 1 – коническая часть корпуса; 2 – цилиндрисхема; корпуса ческая часть корпуса, образующая кольцевое пространство; 3 – труба щим слоем адсорбента:

1 — корпус; 2 — кипящий слой; 3 — решетка; 4 — труба способствует сохранению климата и очищает окружающую среду от загрязнений, она необходима для поддержания любых форм жизни важна для сельского хозяйства промышленности, транспорта и дру Вода составляет от 50 до 97% массы растений и животных и около 70% массы человеческого тела. Она служит средой, в которой в организме человека протекает большинство жизненно важных реакций обмена веществ, в частности, является растворителем в процессе пищеварения. Водный обмен связан с солевым и тепловым обменом в организме. Суточная потребность человека в воде в нормальных условиях составляет около 2,5 литров. Вода поступает в организм при питье и употреблении пищи, а выделяется из организма через почки (~ 1,4 л), через легкие (~ 0,4 л), через кишечник (~ 0,2 л) и через кожу (~ 0,5 л). Потери воды через кожу при работе в жаркое время года могут достигать 6-10 л за рабочий день.

В воду через загрязнение могут попадать как различные болезнетворные микробы, так и ядовитые и вредные вещества от сточных вод и промышленных растворов.

Средства защиты водных бассейнов от вредных и загрязненных сточных вод и промышленных растворов можно объединить в следующие основные группы:

- нормирование и контроль предельно допустимых концентраций и предельно допустимых выбросов;

- организация санитарно-защитных и заповедных зон вокруг водоемов;

- применение технических средств снижения загрязнения и очистки сточных вод и промышленных растворов.

Технические средства снижения загрязнений и очистки сточных вод и промышленных растворов включают:

- организацию и применение систем замкнутого водопользования, рекуперацию водных промышленных растворов;

- механическую очистку;

- физико-химическую очистку;

- биологическую очистку.

Механическая очистка предназначена для выделения из сточных вод нерастворенных минеральных и органических примесей и является методом предварительной очистки.

К устройствам механической очистки относятся: песколовки, усреднители, первичные отстойники, жираловки, нефтеловушки, гидроциклоны, фильтры (рис. 2.10, 2.11, 2.12).

Рис. 2.10. Скорый однопоточный открытый фильтр для очистки воды Рис. 2.11. Самопромывающийся фильтр для очистки воды 1 — сборный лоток фильтрата; 2 — напорный фильтр; 3 — бак промывной воды; 4 — распределитель распределитель-воздухоотделитель; 5 — сифон;

6 — гидравлический затвор; 7 — распределительный колодец;

Рис. 2.12. Медленный фильтр для очистки воды мышленных растворов включают:

- нейтрализацию и окисление - коагуляцию, сорбцию флотацию, экстракцию, ионный обмен коагуляцию сорбцию, флотацию экстракцию обмен, диализ и др.

Физико-химические методы представляют собой достаточно сложные технологии, далее остановимся на основных принципах этих методов.

На практике наиболее часто применяют следующие виды нейт-нейт рализации водных растворов:

- нейтрализация реагентами (растворы кислот, негашеная израстворы кислот нега весть, кальцинированная сода аммиак и др.);

- фильтрование через нейтрализующие материалы (известь, изизвесть из вестняк, доломит, магнезит мел и др.).

Окисление вод применяют для обеззараживания токсичных при примесей (простые и комплексные цианиды меди цинка В качестве окислителей используют хлор, гипохлорит кальция и натрия хлорхлор натрия, хлор род воздуха.

Коагуляция — метод химического нарушения агрегатной устойчивости частиц веществ размером до 10 мкм с помощью воздействия на них коагулянтов и флокулянтов за счет чего образуются крупные хлопья вещества, подлежащие механическому удалению.

Сорбция — метод извлечения из растворов с помощью пористых материалов — сорбентов (активированный уголь, зола, коксовая мелочь, торф, селикагель, активные глины и др.) цепных растворенных веществ.

Флотация — метод очистки растворов от поверхностно-активных веществ (нефть, нефтепродукты, масла, волокнистые частицы) с помощью пузырьков воздуха или газа (частицы вещества прилипают к поверхности раздела воды и газа с последующим всплытием на поверхность и механическим удалением).

Экстракционный метод очистки основан на введении в раствор нерастворимой жидкости — экстрагента, в котором растворяется загрязняющее вещество, образуя экстракт, отделяемый затем от обработанного раствора.

Метод ионного обмена основан на вытеснении ионами растворенного вещества ионов из специальных веществ — ионитов, т.е. замену опасных растворенных ионов на безопасные с последующим извлечением веществ, ионы которых находятся в ионитах (мышьяк, фосфор, хром, цинк, свинец, медь, ртуть, редкоземельные элементы).

Для очистки сточных вод и промышленных растворов находят применение и другие методы: обработка электрическим и магнитным полем, выпаривание, кристаллизация, обратный осмос и др.

Б ио ло г ич е ск а я очистка водных растворов основана на процессе окисления и разложения органических соединений, содержащихся в водных растворах, средой бактерий — редуцентов, которые превращают органические соединения в неорганические вещества, которые в состоянии усваивать другие организмы — продуценты.

При биологической очистке к состоянию водного раствора предъявляется ряд требований:

- температура водного раствора должна находиться в пределах 20С (для различных бактерий диапазон температурного существования находится в пределах 8-85°С);

- раствор должен иметь слабощелочной или нейтральный показатель кислотности (рН = 6,5-7,5);

- содержание растворенного кислорода должно составлять не менее 2 мг/л;

- биопитающая концентрация не должна превышать расчетного значения на 1 м2 площади очистного сооружения.

Применяются следующие методы и конструктивные решения биологической очистки:

- естественный метод с применением полей аэрации;

- устройство биологических прудов;

- сооружения искусственной биологической очистки (аэротенки, окситенки – специальные крупные резервуары с окислением раствора воздухом или кислородом соответственно, окислительные каналы, биофильтры — пористый загрузочный материал в специальных резервуарах высотой до 8 и) и др.

1. Какие профилирующие дисциплины предстоит изучить выпускнику специальности «Безопасность технологических процессов и производств»?

2. Приведите классификацию чрезвычайных ситуаций (ЧС) и основные показатели, характеризующие масштабы ЧС.

3. Приведите основные стадии процесса возникновения ЧС.

4. Какие опасные и вредные производственные факторы относятся к физическим факторам?

5. Какие опасные и вредные производственные факторы относятся к химическим факторам?

6. Какие опасные и вредные производственные факторы относятся к биологическим факторам?

7. Какие опасные и вредные производственные факторы относятся к психофизиологическим факторам?

8. Приведите классификацию опасных грузов.

9. В каких областях распространяются живые организмы в биосфере?

10. Основные характеристики гидросферы, атмосферы и литосферы Земли.

11. Какие вещества подвержены круговороту в биосфере?

12. Перечислите экологические проблемы, возникающие при техногенном воздействии на среду обитания человека.

13. Источники загрязнения атмосферного воздуха и основные средства снижения выбросов загрязняющих веществ.

14. Источники загрязнения водного бассейна и основные средства и методы очистки водных выбросов (растворов).

ПСИХОЛОГИЯ БЕЗОПАСНОСТИ

ПРОФЕССИОНАЛЬНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ

3.1. Восприятие человеком окружающей среды.

Нервная система — система, обеспечивающая управление жизнедеятельностью организма человека и его психическую деятельность; включает центральную нервную систему (головной мозг, промежуточный, средний, задний и продолговатый мозг), мозжечок, спинной мозг и нервы. Нервная система обеспечивает следующие виды рефлекторной деятельности:

- прием с помощью рецепторов внешних воздействий;

- преобразование внешних воздействий в биотоки и передачу их с помощью нервной системы в центральную нервную систему;

- переработку в центральной нервной системе принятой информации и выдачу управляющих команд в виде биотоков мозга мышцам, рецепторам и другим органам организма;

- прием и передачу в центральную нервную систему информации о результатах управляющего воздействия (обратная связь);

- коррекцию повторных управляющих воздействий на основе полученной информации.

Нервные электрические импульсы распространяются в нервных тканях со скоростью в диапазоне от 0,5 до 120 м/с. Низкая скорость распространения нервных импульсов в живых тканях по сравнению со скоростью света, с которой распространяются электрические токи в электрических проводниках, связана с более сложным процессом протекания тока в нервной системе по сравнению с протеканием тока в проводнике.

Организм человека может противостоять только небольшим изменениям параметров среды обитания за счет особого механизма защиты от таких изменений, который называют гомеостазом.

Гомеостаз — относительное динамическое постоянство состава и свойств внутренней среды и устойчивость основных физиологических функций организма человека. Одной из составляющих гомеостаза является терморегуляция организма, т.е. поддержание температуры тела на одном уровне (36,6°С) в широком диапазоне изменения температуры среды обитания. Устойчивость основных физиологических функций человека поддерживается сложным взаимодействием на клеточном и молекулярном уровнях систем человеческого организма (центральной нервной системы, кровеносной системы, систем питания и дыхания, системы анализаторов и других).

Восприятие человеком окружающей среды осуществляется с помощью анализаторов.

Анализаторы — системы чувствительных нервных образований, воспринимающие и анализирующие раздражения, действующие на человека и животных. Каждый анализатор состоит из периферического воспринимающего органа — рецептора, проводящих нервных путей и мозгового окончания. С помощью рецептора энергия внешнего раздражителя изменяет нервный процесс, а по нервным путям нервной системы и через мозговые окончания информация об изменениях в среде обитания поступает в центральную нервную систему — головной мозг. Средством передачи информации по нервной системе являются электрические биотоки, осуществляющие двустороннюю связь между рецепторами и головным мозгом.

Клетки окружены тонкой мембраной весьма сложной структуры.

Отдельные части мембраны обладают полупроводниковыми или ионоселективными свойствами, т.е. пропускают ионы одного знака или одного элемента (например, либо калия, либо натрия). На такой избирательности основано появление мембранного потенциала, от которого зависит работа информационных и энергопреобразующих систем организма. Мембранный потенциал обеспечивает передачу нервных импульсов, с помощью которых мозг командует работой органов и тканей, а также преобразование химической энергии в механическую.

Нервная клетка (нейрон) представляет собой звездообразное тело и состоит из тонких отростков (дендритов) и длинного отростка (аксона). Конец аксона переходит в тонкие волокна, которые оканчиваются в мышцах или синапсах (местах соединения их с другой клеткой). Особую роль в образовании и передаче нервного импульса играет клеточная мембрана. Внутри клетки концентрация ионов калия намного больше, чем вне клетки, а концентрация ионов натрия — меньше. Благодаря этому на стенке клетки возникает двойной электрический слой. Так как мембрана в состоянии покоя хорошо проницаема для ионов калия и слабопроницаема для ионов натрия, между внутренней частью клетки и внешней средой возникает разность потенциалов, составляющая 60-100 милливольт, причем внутренняя часть клетки заряжена отрицательно по отношению к околоклеточной жидкости. При раздражении клетки двойной электрический слой частично разряжается и, когда потенциал покоя снижается до 15-20 милливольт, пропускная способность мембраны по отношению к ионам натрия резко возрастает и они устремляются внутрь клетки. Как только положительная разность потенциалов между внутренней и внешней поверхностями мембраны достигнута, поток ионов натрия иссякает. В тот же миг открываются каналы для ионов калия и потенциал сдвигается в отрицательную сторону.

Это, в свою очередь, уменьшает проводимость ионов натрия, и потенциал в конце концов достигает значения потенциала покоя.

Возникающий в клетке электрический сигнал распространяется по нервным клеткам за счет проводимости находящегося в них электролита. Если нервные ткани имеют особую наружную изоляцию — миелиновую оболочку, то электрический импульс проходит эти участки значительно быстрее, а общая скорость распространения сигнала определяется величиной и количеством неизолированных участков нервных клеток. Таким образом, скорость распространения нервных электрических импульсов, управляющих всеми органами человеческого тела, определяется не только электронной и ионной проводимостью тканей человеческого организма, но и процессами перезарядки клеточной мембраны и наличием или отсутствием изолированных оболочек нервных тканей.

Возбуждение и сокращение мышц связано с переносом ионов натрия и калия через мембрану, окружающую мышечные волокна.

Природа происходящих процессов здесь та же, что и в нервных клетках, только основную роль играют ионы кальция. После возбуждения электрическим импульсом концентрация кальция внутри мышечной ткани резко увеличивается, это вызывает сокращение отдельных мышечных волокон — миофибрилл, состоящих из параллельно расположенных тонких нитей (белка актина) и толстых нитей (белка миозина). По окончании сокращения и возбуждения электрическим импульсом кальций выводится обратно. Движение белковых нитей по отношению друг к другу лежит в основе сокращения мышц. Энергия для сокращения мышц создается за счет гидролиза универсального горючего биологических систем — аденозинтрифосфорной кислоты (АТФ), которая, в свою очередь, синтезируется благодаря присутствию на внутренних поверхностях мембраны ферментов, которые осуществляют реакцию окисления питательных веществ, поступающих в мышечные ткани через кровь и кровеносные сосуды.

Таким образом, тело человека представляет собой некую электроэнергетическую систему, в которой имеется управляющая система в виде центральной нервной системы, вырабатывающей с помощью головного мозга управляющие электрические импульсы (биотоки мозга). Биотоки распространяются по нервным тканям и управляют работой органов человеческого тела и любыми двигательными реакциями с помощью мышечной системы.

Воздействие среды обитания на человеческий организм вызывает специфические реакции анализаторов, с помощью которых информация об уровне воздействия передается в центральную нервную систему.

Основной характеристикой анализатора является чувствительность. Не всякий раздражитель, воздействующий на анализатор, вызывает ощущение. Для возникновения ощущения интенсивность раздражителя должна быть определенной величины. При высоком уровне интенсивности раздражителя деятельность анализатора может быть нарушена, а ощущение переходит в болевое ощущение. Минимальную величину раздражителя, при котором возникают ощущения, принято называть нижним абсолютным порогом чувствительности, а максимальную величину, при которой ощущение переходит в болевое, верхним абсолютным порогом чувствительности.

Психофизиологическими опытами установлено, что сила ощущений на раздражитель возрастает медленнее, чем сила раздражителя. Как правило, новое ощущение сравнивается анализатором с порогом ощущения. Это обстоятельство выражается формулой психофизиологического закона Вебера-Фехнера:

где Е — интенсивность ощущения, I — интенсивность раздражителя, К и С — постоянные коэффициенты.

Рассмотрим принципы взаимодействия основных анализаторов человеческого организма со средой обитания.

Восприятие человеком окружающей среды осуществляется нервной системой с помощью зрительного анализатора, слухового анализатора, осязания (в т.ч. температурного и тактильного анализаторов), обоняния, вкуса.

Зр и т е ль ны й ана л и з а тор. Во взаимодействии со средой обитания зрительному анализатору человека принадлежит первостепенное значение. Многочисленные психофизиологические исследования утверждают, что свыше 70% информации человек воспринимает через зрительный анализатор.

Световыми рецепторами зрительного анализатора являются нервные окончания сетчатой оболочки глаза в виде колбочек и палочек;

первые являются также цветовыми рецепторами. Зрительный анализатор человека (глаз) воспринимает электромагнитные волны с длиной волны от 0,38 до 0,78 мкм. Различия в длине волны ощущаются как различия в цвете источников света или предметов, которые его отражают. Электромагнитные излучения с другими длинами волн не воспринимаются человеком в виде света. Ощущение свет а возникает к ак результат фотохимических реакций в светочувствительных элементах сетчатой оболочки глаза, являющихся причиной нервных импульсов, передаваемых по волокнам зрительного нерва в центральную нервную систему.

Световой луч, попадая на сетчатую оболочку глаза человека, последовательно проходит через роговицу глаза, диафрагму глаза и хрусталик. Веки, роговица глаза и слезная жидкость выполняют функцию защиты глазного яблока от неблагоприятных факторов среды обитания, хрусталик обеспечивает остроту зрения (ближнее и дальнее зрение), а диафрагма ограниченно регулирует яркость.

В светотехнике различают четыре основных физических параметра: сила света (кандела, кд), световой поток (люмен, лм), освещенность (люкс, лк) и яркость (кд/м2). Два первых параметра являются характеристикой источников света, два других — характеристикой освещаемой поверхности.

Способность зрительного аппарата к различению контрастов называется контрастной чувствительностью; она тем выше, чем ярче фон, на котором происходит различение освещаемых предметов. Яркость может восприниматься только до известного предела (5000 кд/м2), при дальнейшем увеличении яркость оказывает слепящее воздействие.

Свойство глаза приспосабливаться к восприятию света при различных его яркостях называется адаптацией. Адаптация при переходе от больших яркостей к малым занимает более длительное время, чем от малых яркостей к большим. Частая адаптация вызывает зрительное утомление, снижение работоспособности зрительного аппарата. Длительная работа в условиях частой переадаптации зрения может привести к снижению остроты зрения. В процессе труда следует избегать резкой и частой смены яркостей во времени и наличия в поле зрения различающихся по яркости поверхностей. В этом смысле крайне негативное воздействие на остроту зрения оказывают длительные просмотры телепередач, особенно с резко изменяющимися яркостями в процессе просмотра (реклама, клипы с использованием стробоскопов и других световых эффектов).

Для освещения рабочего места в помещении применяется специально организованное освещение, которое может быть естественным (через оконные проемы) и искусственным (электрическим). Задачей расчета освещения в первом случае является выбор площади оконных проемов, а во втором — суммарная электрическая мощность и количество источников света.

Качество освещения рабочей поверхности зависит от яркости фона, контраста фона с объектом различения, размера этого объекта, свойств осветительной установки. Расчетом осветительных установок занимается научная дисциплина светотехника.

С л у хово й ан ал и з а тор, основы восприятия звуков. Колебательные движения, передаваемые через воздух, воспринимаются органом слуха человека как специфическое ощущение — звук. Комплекс беспорядочных звуков, различных по интенсивности и частоте, называют шумом.

Звук как физическое явление характеризуется звуковым давлением (паскаль, Па), интенсивностью (Вт/м2) и частотой (герц, Гц). Частота колебаний, вызывающих слуховое ощущение звука человеком, находится в диапазоне от 20 Гц до 20 кГц. Звук как физиологическое явление характеризуется уровнем звука (фоны) и громкостью (соны).

Колебания звуковых частот могут восприниматься человеческим ухом только при определенной их интенсивности или звуковом давлении.

Пороговые значения звукового давления, при которых звук не воспринимается или звуковое ощущение переходит в болевое ощущение, называются соответственно порог слышимости и порог болевого ощущения. Порог слышимости характеризуется звуковым давлением Р0 = 210-5 Па и интенсивностью звука I0 = 10-12 Вт/м2. Порог болевого ощущуния (при частоте f = 1000 Гц) характеризуется звуковым давлением Рб= 2101 Па и интенсивностью звука Iб = 1 Вт/м2.

Приведенные значения звуковых давлений и интенсивностей звука показывают, что человеческий слуховой аппарат воспринимает очень большой диапазон звуковых давлений или интенсивностей звука (соответственно 6 и 12 порядков). Такой большой диапазон восприятия объясняется тем, что слуховой аппарат реагирует не на абсолютное значение величин, а на эффект сравнения с порогом слышимости, т.е.

на отношение величин, характеризующих данный звук и порог слышимости: Р / Р0 или I / I0.

Своеобразное восприятие звука слуховым аппаратом человека послужило причиной того, что в акустике оперируют не абсолютными величинами интенсивностей или звуковых давлений, а уровнями, имеющими логарифмические единицы измерения.

Уровень интенсивности звука может быть определен из соотношения:

где L — уровень интенсивности звука, измеряемый в белах (бел (Б) — логарифмическая единица измерения отношений двух одноименных физических величин, названа в честь американского изобретателя телефона А.Г. Белла, 1847-1922);

I — интенсивность звука, Вт/м2;

I0 — интенсивность звука, соответствующая порогу слышимости, Вт/м2.

В практике акустических измерений используют обычно величину в десять раз меньшую бела — децибел (1 дБ = 0,1 Б).

В этом случае уровень интенсивности звука можно определить из соотношения: = 10 lg, дБ. Подставив в полученное выражение для L интенсивности, соответствующие болевому ощущению ( I = I б ) и порогу слышимости, получим уровень интенсивности звука, соответствующий болевому ощущению (при f = 1000 Гц) Lб = 120 дБ.

Принимая во внимание известное соотношение между интенсивностями звука и звуковыми давлениями: можно, используя предыдущую формулу, получить выражение для определения уровня звукового давления: L=20lg, дБ.

Уровень интенсивности звука и уровень звукового давления измеряются в одних и тех же единицах, имеют одни и те же значения, поэтому являются равнозначными понятиями и имеют одно обозначение. Уровни интенсивности некоторых звуков и шумов приведены в табл. 3.1.

Уровни интенсивности некоторых звуков и шумов лет Восприятие звуков существенно зависит от частоты колебаний.

Звуки, одинаковые по уровню интенсивности, но разные по частоте, воспринимаются на слух неодинаково громкими. При изменении частоты значительно изменяются уровни интенсивности звука, определяющие порог слышимости. Зависимость восприятия звуков различного уровня интенсивности от частоты хорошо иллюстрируют так называемые кривые равной громкости (рис. 3.1).

Для оценки уровня восприятия звуков разной частоты введено по- п нятие уровня громкости звука т.е. условное приведение звуков ра частоты, 1000 Гц.

Уровень громкости звука — уровень интенсивности (звукового давления) данного звука частотой 1000 Гц, равногромкого с ним на слух. Это означает, что каждой кривой равной громкости соответ равного 120, соответствующего порогу болевого ощущения). Уровень громкости измеряется внесистемной безразмерной едини Оценка звукового восприятия с помощью уровня громкости из о действии звука на слуховой аппарат т к увеличение уровня звука на 10 дБ создает ощущение увеличения громкости в два раза Количественная связь между физиологическим ощущением гром громкости и уровнем громкости может быть получена из шкалы громкосгромкос ти. Шкалу громкости легко построить, учитывая, что величина гром Длительное воздействие шума высоких уровней интенсивности может влиять на снижение чувствительности слухового анализатоанализато ра, а также вызывать расстройства нервной системы и оказывать влияние на другие функции организма (нарушает сон мешает вы помещений и различных видов работ устанавливаются различные доразлич пустимые уровни шума.шума мительный или заметный Такой уровень шума является допустимым для читальных залов, больничных палат жилых комнат но конструкторских бюро, конторских помещений допуска шума 50-60 дБ.

Для производственных помещений в которых снижение уровня шума связано с большими техническими трудностями приходится ориентироваться не только на утомляющее действие шума, но и на предотвращение развития профессиональных патологий. Большинс профессиональных патологий Большинство исследователей склоняется к тому, что шум в пределах 80-85 дБ не вызывает при длительном воздействии профессиональной тугоух века звукового давления на подвижном составе железнодорожного транспорта.

В последней колонке приводятся значения эквивалентных уровнейуров звукового давления для всего диапазона звуковых частот измеряемые некоторыми приборами, не имеющими узкополосных час фильтров фильтров, и оцениваемые условными единицами дБА.

Расчетом распространения звуковых волн и защиты от шума за- за нимается наука акустика Элементы акустики, связанные с защитой человека от вредного воздействия шума входят в состав технической дисциплины «Производственная санитария О с я з а ни е — восприятие животными и человеком прикоснове давления давления, растяжения через раздражение различных рецепторецепторов кожи, слизистых оболочек и преобразование центральной нервной си Допустимые уровни звукового давления для подвижного состава Рабочие места Помещения для персонала вагонов поездов дальнего следования (рефрижераторов, электропоездов, вагонов-электростанций) Межобластные вагоны и вагоны-рестораны Вагоны пригородных поездов и электросекций, кабины машинистов электросекций Кожа и прилегающие к ней нервные окончания образуют кожный анализатор, обладающий различными видами чувствительности;

болевой, вибрационной, тактильной (чувствительности прикосновения), термической, давления.

На коже человеческого тела имеются особо чувствительные точки, которые называют акупунктурными. Чувствительность этих точек, как правило, много выше, чем остальных участков кожи; эти точки имеют более сильную и специфическую связь с центральной нервной системой человека.

Болевая чувствительность проявляется обычно в виде реакции организма на превышение возможных диапазонов чувствительности: высокой или низкой температуры, высокого давления, большой силы электрического тока и др. Наивысшей реакцией нервной системы на боль является так называемый «болевой шок», в результате которого может остановиться процесс дыхания или прекратиться процесс сердечной деятельности, т.е. наступить клиническая смерть.

По данным порог ощущения тактильного анализатора и порог болевого ощущения соответственно составляют:

- для кончиков пальцев руки 3 г/мм2 и 300 г/мм2;

- для кожи живота 26 г/мм2 и 200 г/мм2.

Термический или температурный анализатор имеет пределы чувствительности от +10°С до +70°С, при превышении верхнего предела обычно наступает болевой эффект, сопутствующий ожогу.

При понижении температуры ниже нижнего предела человек ощущает охлаждение, трудно различимое по величине температуры охлаждения. Особенностью охлаждения является отсутствие порога болевого ощущения. Одним из ранних признаков охлаждения, характеризующим сосудистую реакцию на холодовое раздражение, является изменение температуры кожи. Уже в первые минуты охлаждения значительно снижается температура кожи открытых для холодового воздействия участков тела. В то же время температура кожи закрытых участков тела благодаря рефлекторному расширению сосудов даже несколько повышается. Охлаждение вызывает нарушение рефлекторной деятельности, ослабление и даже полное исчезновение рефлексов, снижение тактильной и других видов чувствительности.

Колебания, распространяющиеся через плотные среды, воспринимаются кожным анализатором человека и оцениваются как вибрация.

Человек воспринимает вибрацию, находясь в любых видах транспорта, пользуясь ручным электроинструментом и т.п.

Вибрацию обычно классифицируют по способу передачи воздействия на человека:

- общая вибрация передается через опорные поверхности на тело сидящего или стоящего человека;

- локальная вибрация передается через руки человека. По временной характеристике различают:

- постоянную вибрацию, для которой спектральный или корректированный по частоте контролируемый параметр за время наблюдения изменяется не более чем в 2 раза (на 6 дБ);

- непостоянную вибрацию, для которой указанные параметры за время наблюдения изменяются более чем в 2 раза (на 6 дБ).

Вибрация, передающаяся на организм человека, вне зависимости от места контакта распространяется по всему телу. Этому способствует передача механических колебаний костной системой. По мере удаления от места приложения колебаний интенсивность их ослабевает. Однако при определенных частотах колебаний интенсивность вибрации может возрастать на отдельных участках тела вследствие резонансных явлений, обусловленных наличием определенной собственной частоты колебаний разных частей тела. Колебания головы тела человека, стоящего на вибрирующем основании, значительно возрастают на частотах от 4 до 8 Гц и в диапазоне 20-32 Гц.

Характер изменений, происходящих под влиянием локальной вибрации, зависит от спектрального состава колебаний. Преобладание высокочастотных составляющих колебаний приводит к развитию сосудистых нарушений, а также местных расстройств кожной чувствительности при незначительных изменениях в мышечной системе. Преобладание низкочастотных колебаний приводит к микроповреждению нервной периферической системы, костносуставной патологии, изменениям в мышечной ткани при отсутствии или слабой выраженности сосудистых нарушений.

Человек воспринимает вибрацию любым участком тела с помощью рецепторов осязания. Наиболее высокой вибрационной чувствительностью обладает кожа ладонной поверхности концевых фаланг пальцев. Наибольшая чувствительность наблюдается к вибрации с частотами 100-250 Гц.

Нормируемый диапазон частот установлен:

- для локальной вибрации в виде октавных полос со среднегеометрическими частотами 1 ;2;4 ;8;16 ;3 ;5;63;125;250;500;1000 Гц;

-для общей вибрации в виде октавных и 1/3 октавных полос со среднегеометрическими частотами «0,8; 1,0; 1,25»; «1,6; 2,0; 2,5»;

«3,15; 4,0; 5,0»; «6,3; 8,0; 10,0»; «12,5; 16; 20»; « 25; 31,5; 40»; «50;

63; 80» Гц.

Показатели вибрационной нагрузки формируются из следующих параметров:

- виброускорение (виброскорость);

- диапазон частот;

- продолжительность воздействия вибрации.

В качестве нормируемых контролируемых показателей используются средние квадратические значения виброускорения а или виброскорости V, а также их логарифмические уровни в децибелах.

Логарифмические уровни виброускорения (Lа), дБ, определяют по формуле:

где а — среднее квадратическое значение виброускорения, м/с2;

10-6 — опорное виброускорение, т.е. пороговое значение виброускорения, при котором человек ощущает его как вибрацию, м/с2.

Логарифмические уровни виброскорости (Lv), дБ, определяют по формуле:

где V — среднее квадратическое значение виброскорости, м/с;

510-8 — опорная виброскорость, т.е. пороговое значение виброскорости, при которой человек ощущает ее как вибрацию, м/с.

Специфической формой восприятия является восприятие электромагнитного поля (электрического тока и напряжения прикосновения) через осязание, возникающее в результате случайного прикосновения человека к токоведущим частям. Здесь под термином «случайное прикосновение» понимается любая ситуация, возникающая при контакте живой ткани и частей электроустановки, находящихся под напряжением, в результате ли случайных повреждений изоляции электрических установок или случайных прикосновений человека к открытым токоведущим частям.

Степень опасного и вредного воздействия на человека электрического тока зависит от следующих основных факторов:

- рода и величины тока и напряжения прикосновения;

- частоты электрического тока;

- пути протекания тока через тело человека;

- продолжительности воздействия электрического тока на организм человека;

- условий внешней среды.

При напряжениях прикосновения выше 0,6-1 кВ электромагнитное поле электроустановки пробивает в теле человека узкий токоведущий канал, по которому протекает практически весь ток, возникающий в этом случае. Высокая плотность и величина тока (до нескольких ампер) вызывают электролитическое и тепловое разрушение живых тканей человеческого организма в месте протекания тока.

При напряжениях прикосновения ниже 600 В электрический ток протекает по всем тканям человеческого тела, распределяясь обратно пропорционально удельным электрическим сопротивлениям отдельных тканей организма. Наименьшее удельное сопротивление имеют нервные ткани (около 50 Омм), наибольшее удельное сопротивление — костная ткань (около 200 Омм). При этом человек ощущает специфическое раздражающее действие электрического тока или болевое ощущение.

Разное физиологическое воздействие электрического тока на организм человека в указанных случаях послужило разделением их в отношении мер безопасности на электроустановки до 1 кВ и выше 1 кВ.

Как уже указывалось, в человеческом организме управление всеми физиологическими процессами осуществляется с помощью центральной нервной системы, носителем информации в которой являются биотоки мозга, т.е. система управления является электрической, а проводником биотоков являются нервные ткани.

При воздействии на тело человека переменного тока промышленной частоты различают несколько порогов воздействия тока на организм человека:

- порог ощущения тока (около 1 мА);

- порог отпускающего тока (около 6 мА);

- порог неотпускающего тока (около 22 мА);

- порог фибрилляции сердца (величина тока зависит от продолжительности воздействия).

Специфическое ощущение от протекания переменного электрического тока фалангами пальцев рук начинается от 0,6 мА; при мА 99,9% людей начинают ощущать ток.

Переменный ток промышленной частоты, протекая по нервным тканям, накладывается на управляющие биотоки мозга (до 30- мкА), что приводит к нарушению работы биоуправляемой системы организма и к возникновению эффекта «приковывания» жертвы к месту прикосновения, когда человек не может самостоятельно оторваться от токоведущей части, несмотря на рефлекторный и целенаправленный посыл управляющих нервных импульсов (биотоков) к скованным частям тела.

Порог отпускании соответствует величине тока, когда еще 100% людей могут самостоятельно оторваться от токоведущих частей, а порог неотпускания — 100% людей не могут самостоятельно оторваться от токоведущих частей.

Порог фибрилляции сердца наступает в том случае, когда протекающий по телу внешний ток прикосновения промышленной частоты накладывается на биотоки, участвующие в управлении циклом работы сердца (кардиоцикл); сердце перестает получать координированные биотоки (биопотенциалы), управляющие работой сердца; наступают некоординированные с биотоком сокращения сердечных мышц, в конечном итоге приводящие к остановке сердца. Величина протекающего по телу человека тока, при котором возможно наступление фибрилляции сердца, существенно зависит от ряда факторов: продолжительности воздействия тока, момента наступления прикосновения по отношению к процессу кардиоцикла, рода и частоты переменного тока.

Протекание по телу человека постоянного тока вызывает болевое ощущение в месте прикосновения и в суставах конечностей; как правило, исход от воздействия постоянного тока ограничивается ожогами или болевым шоком (реакцией нервной системы на боль), который в тяжелых случаях может вызвать остановку дыхания или сердца.

Обоняние, вкус. При помощи рецепторов обоняния человек воспринимает запахи. Ощущение запаха возникает при взаимодействии частиц вещества со слизистой оболочкой обонятельной области носовых раковин и возбуждают обонятельные клетки нервных окончаний. Нервные окончания обонятельной области представляют собой нервные отростки (реснички), включающие около 60 млн.

обонятельных клеток и занимающие площадь около 5 см2, однако поверхность соприкосновения с пахнущими веществами составляет 5-7 м2.

По данным физиологических исследований, обонятельный рецептор является очень тонким чувством. Содержание некоторых веществ в воздухе воспринимаются с помощью обоняния даже тогда, когда химические и спектральные анализы их не обнаруживают.

Высокая чувствительность обонятельного анализатора может служить сигналом об опасности газовоздушной смеси для дыхания.

Дыхание — одна из важнейших физиологических функций человека, обеспечивающая жизнедеятельность организма за счет обогащения кровеносной системы кислородом воздуха. В покое число дыхательных движений в минуту колеблется в пределах 12-24, а объем легочной вентиляции — в пределах 4-10 л, чаще 6-8 л. При выполнении физической работы объем вентиляции легких возрастает в несколько раз и может быть увеличен до 100-150 л/мин за счет учащения дыхания, и главным образом увеличения глубины вдоха.

Обоняние, таким образом, в некоторых случаях информирует и защищает от возможного проникновения в организм вредных веществ в виде газов, аэрозолей, паров и дыма вместе с воздушной смесью.

Вкусовой анализатор служит для распознавания веществ в процессе приема пищи. Распространена четырехкомпонентная теория вкуса, согласно которой существуют четыре вида элементарных вкусовых ощущений: сладкое, горькое, кислое и соленое. Все остальные вкусовые ощущения представляют их комбинации.

Под влиянием практической деятельности с использованием вкусового и обонятельного анализаторов их чувствительность может быть существенно развита.

3.2. Факторы психологии профессиональной «Стадию механических травм как главную проблему безопасности труда Европа прошла еще в 70-х и начале 80-х. Речь шла о техническом совершенстве машин и механизмов. Теперь оборудование безопасно. В 80-х и 90-х мы смогли в большей степени сконцентрироваться на человеческом факторе: как организовать работу на предприятии, чтобы избежать стресса. В частности, решалась проблема самостоятельного определения человеком темпов его работы, чтобы избежать конвейера и полной зависимости от механизмов. Сейчас мы начали смотреть на атмосферу в трудовых коллективах, на социальное благополучие человека. Чтобы каждый работник чувствовал себя полноправным членом трудового коллектива, чтобы избежать групповой травли, нападок, изоляции отдельных сотрудников» — заявил в 2006 г. главный специалист в области охраны труда субрегионального бюро МОТ для стран Восточной Европы и Центральной Азии Викинг Хусберг.

Профессия (лат. professio) — род трудовой деятельности, требующий определенной подготовки и являющийся обычно источником существования.

В англоязычной среде различают понятия «профессия» и «занятие» (occupation). Термин «профессия» применяется лишь к небольшому кругу видов профессиональной деятельности высокого статуса. Все другие виды деятельности относятся к специальностям или видам работы, занятий.

В отечественной практике понятия «профессия» и «специальность» четко различаются между собой. Профессия — понятие более широкое, чем специальность, ее отличительными признаками, помимо профессиональной компетентности, являются также социально-профессиональная корпоративность, профессиональная автономия, групповые нормы и ценности, объединение группы родственных специальностей. Например, профессия врача имеет ряд специальностей: терапевт, педиатр, окулист, уролог и т.п.; профессия инженера имеет специальности: конструктор, технолог, металлург и т.п.; профессия слесаря имеет специальности: сантехник, электрослесарь, слесарь-инструментальщик и т.п.

Специальность — это комплекс приобретенных в результате профессионального образования и в процессе трудовой деятельности специальных знаний, умений и навыков, необходимых для выполнения определенного вида деятельности в рамках той или иной профессии.

Упорядочение большого многообразия профессий и специальностей можно осуществить с помощью психологической классификации, т.е. на основе учета интересов, способностей личности и свойств темперамента.

Впервые наиболее полную классификацию профессий, базирующуюся на представлении о структуре личности, предложил в г. Дж. Холланд (Holland J.L. Making vocacional choices: A theory of careers. Englewood Cliffs, N.J., 1973). Предложенная модель предполагает, что успешность деятельности определяется такими качествами, как ценностные ориентации, интересы, установки, отношения, мотивы. Рассматривается шесть профессионально ориентированных типов личности: реалистический, интеллектуальный, социальный, конвенциональный (ориентированный на общепринятые нормы и традиции), предпринимательский и художественный.

Каждый тип личности ориентирован на определенную профессиональную деятельность и социальную среду:

- реалистический — на создание материальных ценностей, продуктов труда, обслуживание технологических процессов и технических устройств;

- интеллектуальный — на умственный труд;

- социальный — на взаимодействие с социальной средой;

- конвенциональный — на четко структурированную деятельность в рамках существующего положения среды (существую ций);

- предпринимательский — на руководство людьми и развитие биз- би неса;

- художественный — на творческую деятельность.

Конечно Конечно, каждая личность может содержать несколько профес- профес сиональных ориентации однако модель предполагает что одна из них является превалирующей в каждой личности Рис. 3.3. Модель для определения вершинами фигуры. Согласно этой совместимости личности и среды: модели, например, наиболее совмесреды модели совме Р — реалистический; И — интел- стимы с художественным типом лектуальный; С — социальный К — конвенциональный конвенциональный; среды, как интеллектуальный (И) и П — предпринимательский предпринимательский; социальный (С), а наименее — X — художественный ные взаимосвязи различных типов личности и профессиональных ные обозначения:

++ тип личности очень хорошо приспособлен к профессиональной среде;

+ тип личности хорошо приспособлен к среде;

- тип личности недостаточно приспособлен к среде -- тип личности совершенно не приспособлен к профессиональной среде.

Предложенная модель позволяет сделать вывод о том что успех в профессиональной деятельности удовлетворенность трудом завидеятельности, удовлетворенность зави Связь типа личности и типа профессиональной среды

Р И С К П Х

сят в первую очередь от соответствия типа личности типу профессиональной среды, которая создается людьми, обладающими схожими позициями, профессионально значимыми качествами и поведением.

В отечественной психологии наибольшую известность получила классификация типов профессий в соответствии с объектом труда:

1. Человек — живая природа (П). Представители этого типа профессий имеют дело с растительными и животными организмами, микроорганизмами и условиями их существования. Примеры профессий: растениевод, агроном, зоотехник, ветеринар, микробиолог.

2. Человек — техника (Т). Работники имеют дело с техническими объектами труда — техносферой. Примеры: слесарь, механик, электрик, технолог, строитель.

3. Человек — человек (Ч). Предметом интереса, преобразования, обслуживания являются социальные системы, сообщества людей, группы населения, люди разного возраста. Примеры: врач, учитель, социальный работник, психолог, священник.

4. Человек — знаковая система (З). Естественные и искусственные языки, условные знаки, символы, цифры, формулы — предметные миры, которые занимают интерес представителей профессий этого типа. Примеры: переводчики, языковеды, редакторы, картографы, математики.

5. Человек — художественный образ (X). Явления, факты, события, их художественное восприятие и отображение — основная сфера деятельности представителей этих профессий. Примеры: художник, музыкант, артисты комедии, драмы, балета.

Всякая классификация профессий несет в себе определенную условность. Так, к инженеру, занимающемуся безопасностью технологических процессов и производств, предложенная выше классификация не вполне подходит. Этот тип профессии должен уметь взаимодействовать и с социальными системами (работники организации) — тип Ч, и с техническими системами (технологическими процессами и производствами) — тип Т. Специалист в этой профессии должен обладать одновременно характеристиками типов профессий Т Психология безопасности профессиональной деятельности может оцениваться психологическими требованиями к работнику, участвующему в производственном процессе, которые можно представить в виде отдельных элементов, называемых модулем профессии.

Модуль профессии — эта единица анализа профессии, типовой элемент при создании описания профессии. Специалисты при сопоставлении психологического модуля профессий установили, что в структурах разных профессий есть как повторяющиеся элементы, так и различия.

Психологический модуль профессии определяется как типовой элемент профессиональной деятельности, присущий ряду профессий и выделенный на основании общности психологических требований к человеку. Например, психологический модуль профессии, связанной с измерением объектов деятельности без помощи измерительных инструментов и приборов, имеет такую структуру:

- типовой элемент деятельности — измерение объектов деятельности без помощи инструментов и приборов;

- психологическое требование к человеку — хорошо развитый глазомер.

Из большого набора психологических модулей можно собрать характеристику любой профессии. Принято выделять несколько десятков модулей и на этой основе составлять психологическую характеристику многих профессий.

Каждая профессия обычно состоит из нескольких модулей. Задачи инженера в области безопасности жизнедеятельности — установить связь между объективными характеристиками труда (предмет, цель, орудия, условия) и психологическими требованиями, предъявляемыми к человеку, причем психологические качества должны иметь уровень развития не ниже среднего. Можно привести примерные психологические качества, формирующие модули профессии (острота зрения, глазомер, правильное цветоразличение, мышечная и температурная чувствительность, обоняние, ощущение пространства, распределение и переключение внимания, быстрота реакции, координация движений, память, наблюдательность, оперативность мышления, эстетический вкус, эмоциональный облик и др.). Известны примеры, когда одному модулю соответствует несколько профессий:

- типовые элементы деятельности — графические действия;

- психологические требования (психологический модуль) — хорошо развитые пространственные представления, глазомер, высокая концентрация внимания;

- профессии — чертежник, конструктор, портной, модельер.

В табл. 3.4 приведены психологические модули, соответствующие особенностям предметов труда и характеризующие безопасность системы «человек — машина».

Психологические модули, соответствующие особенностям предметов труда Типовые элеменПсихологические требования ты деятельности Обслуживание Техническое мышление, долго- Наладчик автоматичесложных техно- временная память, пространст- ских систем, линий, Управление Острота зрения, глазомер, цве- Водители различных транспортными тоощущение, пространственные видов наземного, водносредствами представления, распределение и го и воздушного транспереключение внимания, быст- порта рота реакции, координация движений, психическая и физическая выносливость, эмоциональная устойчивость, оперативное мышление, оперативная Управление тех- Оперативное мышление, опера- Диспетчер на транснологическим тивная память, внимание, про- порте, оператор химипроцессом странственные представления, ческого производства, Обслуживание Острота зрения, переключение Кузнец, штамповщик, быстродейст- внимания, быстрота реакции, токарь, фрезеровщик, вующего обору- координация движений оператор прокатного Обработка и Острота зрения, концентрация Сборщик микросхем, сборка миниа- внимания, отсутствие тремора, часовой мастер, юветюрных объектов координация движений рук, лир Типовые элементы, составляющие основу для выбора модулей, относятся к разным сторонам профессиональной деятельности: к целям, условиям и орудиям труда, отдельным операциям. Принято выделять пять групп профессий. Каждой профессии обычно соответствует несколько модулей, которые характеризуют ее с разных сторон. Как правило, психологическая характеристика профессии или специальности определяется суммой психологических характеристик — модулей, и во многом она определяет безопасность функционирования системы «человек — машина».

Под профессиональной адаптацией понимают взаимное приспособление специалиста и производственной среды, в результате которой работник приобретает новые качества:

- учится сочетать приобретенные жизненные ценности и социально-профессиональные и организационно-экономические условия деятельности организации;

- находит свое место в структуре организации как специалист, способный решать задачи определенного класса;

- осваивает культуру профессиональной деятельности;

- включается в систему межличностных связей и отношений в производственном коллективе, сложившихся до его прихода.

Адаптация может классифицироваться по этапам:

- первичная — приспособление молодых специалистов и работников, не имеющих опыта профессиональной деятельности, к условиям профессиональной деятельности;

- вторичная — приспособление специалистов и работников, имеющих опыт профессиональной деятельности в других профессиональных условиях, при смене места работы.

Адаптация является процессом многогранным, различают ее основные виды:

- психофизиологическую;

- социально-психологическую;

- профессиональную.

Каждый из перечисленных видов периода адаптации связан с решением работником или специалистом определенных задач и проблем. Эти задачи и проблемы возникают по ряду причин:

- недостаток или несвоевременность получения необходимой информации, позволяющей ориентироваться в незнакомой обстановке или при решении задач технологии и управления;

- отсутствие необходимого профессионального опыта и квалификации;

- необходимость решать одновременно несколько задач профессиональной деятельности: изучать ситуацию, принимать решения, выполнять обязанности, устанавливать необходимые контакты, осваивать новые элементы деятельности, правильно строить свое поведение с коллегами и руководителями;

- недостаточное представление о нормах профессионального поведения и неумение показать свои профессиональные способности специалиста;

- пребывание в поле интереса и оценивания окружающими моральных и профессиональных качеств.

П с ихо фи зи ол ог и че с ка я ад а п та ц и я — это привыкание к новым для организма физическим и психофизиологическим нагрузкам, режиму, темпу и ритму труда, санитарно-гигиеническим факторам производственной среды, особенностям организации режима питания и отдыха.

Адаптационные реакции на неблагоприятные психофизиологические состояния работника вызывают психическое напряжение, которое приобретает характер стресса.

Психологическое сопровождение работника заключается в диагностике его профессионально значимых психофизиологических свойств, так как этот вид адаптационного синдрома часто связан с профессиональной частичной непригодностью. Для снятия тревожности и мобилизации профессиональной активности специалиста целесообразно использовать психологическое консультирование, а в отдельных случаях и тренировку саморегулирования эмоциональных состояний.

Таким образом, психологическая поддержка и помощь состоят в снятии состояния тревоги, формировании позитивной установки на преодоление трудностей, развитии чувства востребованности и социальной защищенности, актуализации резервных возможностей работника или специалиста.

Критериями успешного преодоления психофизиологического адаптационного синдрома являются комфортное эмоциональное состояние специалиста, привыкание к рабочему ритму и режиму труда, установление оптимальной работоспособности.

С оц и а ль но- п с ихо ло ги ч ес к ая ад а п та ц и я — приспособление к новой социальной среде, включение в систему профессиональных межличностных связей и отношений, освоение новых социальных ролей, норм поведения, групповых норм и ценностей, идентификация себя с профессиональной группой.

Наибольшую сложность у новых специалистов вызывает усвоение групповых норм поведения и включение в уже сложившуюся систему межличностных связей. Групповые нормы поведения даже в строго регламентированных деловых отношениях выступают как их основа, выполняя регулятивные, оценочные, санкционирующие и стабилизирующие функции. Уровни групповых норм зависят от степени обязательности их соблюдения. Наибольшую важность для нового сотрудника представляет информация относительно групповых норм, соблюдение которых является обязательным, а нарушение совершенно недопустимо.

Психологическое сопровождение заключается в том, что новому работнику помогают освоить нормы профессионального поведения, предупредив о возможных последствиях их нарушения. В некоторых случаях могут возникнуть конфликтные ситуации, обусловленные несоблюдением групповых норм поведения. Тогда необходима оперативная помощь психолога в разрешении конфликта.

Профессиональная адаптация — это приспособление уже имеющегося профессионального опыта и стиля профессиональной деятельности к требованиям нового рабочего места, освоение сотрудником новых для него профессиональных функций и обязанностей, доработка требуемых навыков и умений, включение в профессиональное сотрудничество и партнерство, постепенное развитие конкурентоспособности.

Главное в профессиональной адаптации — успешное освоение новой профессиональной деятельности. Критерием успешности в этом виде адаптации является соответствие реальной и требуемой компетентности. Превалирование реальной компетентности над требуемой приводит к снижению мотивации, разочарованию, так как для специалиста важно, чтобы был востребован весь имеющийся у него профессиональный опыт.

Успешная профессиональная адаптация делает работу привлекательной, повышает шансы на более высокую оплату труда и профессиональный рост, создает предпосылки для выработки у специалиста чувства самоактуализации.

Психологическое сопровождение в этом случае сводится к оценке реальной компетентности специалиста, оказанию ему помощи в повышении квалификации, преодолении появляющегося иногда чувства профессиональной неполноценности, формировании адекватной профессиональной самооценки. Психологическое сопровождение предполагает коррекцию самооценки: обучение умению сравнивать себя лишь с самим собой, помощь в выработке надежных критериев самооценки, совместный анализ содержания и задач деятельности и сопоставление ее требований с возможностями специалиста.

В отдельных случаях может быть поставлен вопрос о кадровом перемещении на другую работу. Такого рода ситуации вызывают у работника или специалиста тягостное эмоциональное состояние — фрустрацию. Поддержка заключается в основном в выработке работником, специалистом совместно с психологом (руководителем) новых целей профессиональной жизни.

Таким образом, психологическое сопровождение помогает успешному продвижению специалиста в направлении его профессионального самосовершенствования.

1. Поясните работу нервной системы организма человека.

2. Что такое гомеостаз?

3. Как осуществляется взаимодействие человека с помощью анализаторов со средой обитания?

4. В чем заключается сущность психофизиологического закона восприятия Вебера-Фехнера?

5. Каким образом происходит восприятие звуков органом слуха человека, звуковое давление, интенсивность звука, уровень интенсивности звуков и шумов?

6. Что показывают кривые равной громкости и шкала громкости?

7. В чем заключается сущность восприятия температуры организмом человека?

8. Как проявляются действие вибрации на организм человека, показатели вибрационной нагрузки?

9. Приведите пороговые значения воздействия переменного электрического тока на организм человека.

10. Какие Вы знаете виды ориентации личности на профессиональную деятельность и социальную среду?

11. Что собой представляет понятие психологического модуля, характеризующего безопасность системы «человек — машина»?

12. Какие существуют виды адаптации к профессиональной деятельности?

ПРИРОДНЫЕ И ТЕХНОГЕННЫЕ

РИРОДНЫЕ

ОПАСНОСТИ

4.1. Основные виды природных опасностей Чрезвычайные ситуации как техногенного так и природного хатехногенного, ха рактера происходят ежедневно, и их число растет год от года.

На рис. 4.1 приведены основные природные опасности возника Рис. 4.1. Основные природные опасности Литосферные опасности условно можно подразделить на опасности опасности, возникающие из-за процессов внутри земной поверхноиз за поверхн сти (вулканическая деятельность, землетрясения, цунами и на поти вулканическая деятельность землетрясения цунами) п верхности (горные обвалы камнепады, оползни, сели снежные лаобвалы, камнепады оползни сели, л вины).

Землетрясения (по--гречески «сейсмос») — одно из самых страшстраш ных и разрушительных явлений природы. Летопись землетрясений вень, поврежденных и у Землетрясения возникают из-за внезапного разрыва (или группы разрывов) в толще Земли и высвобождения механической энергии.

Эта энергия распространяется в виде сейсмических волн и вызывает серию колебательных движений земной поверхности.

Место, где возникает подземный удар, называется очагом землетрясения; точка в глубине Земли, где начинается разрыв, — гипоцентром; проекция гипоцентра на поверхность Земли — эпицентром.

Сейсмические волны распространяются в Земле со скоростью 6- км/с. Первыми достигают поверхности так называемые продольные волны; наиболее сильные колебания вызываются поперечными и поверхностными волнами, которые приходят через несколько секунд после первых ощутимых колебаний.

Оценка силы подземных ударов проводится двумя способами:

- определение энергии землетрясения или относительного смещения частиц на земной поверхности (магнитуда);

- оценка разрушительной силы землетрясения по балльной шкале (табл. 4.1).

Оценка разрушительной силы землетрясения лы характеристика Незаметное Не ощущается людьми. Колебания почвы отмечаются только приборами Очень слабое Едва ощущается людьми на верхних этажах зданий Умеренное Землетрясение ощущают почти все; дребезжат стекла Довольно сильное Многие спящие просыпаются; раскачиваются люстры и т.п.

Сильное Легкие повреждения зданий, тонкие трещины в штукатурке Очень сильное Трещины в стенах, откалывание кусков штукатурки, Разрушительное Падение карнизов, дымовых труб; сквозные трещины в стенах и частичное их обрушение; людям трудно устоять на ногах Опустошительное Обрушивание стен, перекрытий, кровли зданий Уничтожающее Разрушение многих зданий, трещины в грунтах до Катастрофа Многочисленные трещины и рвы на земной поверхности, большие обвалы в горах Сильная катастрофа Значительные изменения рельефа местности Магнитуда землетрясений — величина, характеризующая общую энергию упругих колебаний земной поверхности, вызванных землетрясением. Существует несколько шкал, характеризующих землетрясение по магнитудам.

Наиболее распространенная шкала — шкала Рихтера. Магнитуда самых сильных землетрясений по этой шкале составляет 12 баллов.

В РФ сейсмоопасными районами являются Кавказ, Восточная Сибирь, Дальний Восток, остров Сахалин и полуостров Камчатка.

Землетрясения — источник опасности для людей и материальных объектов. Большая часть ущерба от землетрясения вызывается полным или частичным разрушением зданий. Сотрясение зданий часто приводит к обрушению дымоходов, растрескиванию и падению стен, потолков и перегородок, падению кирпичей и деталей фасадов, обрушению крыш, выпадению стекол. Могут возникать вторичные опасности из-за повреждения электроустановок, газоснабжения — пожары и взрывы.

Сильные сотрясения приводят к оползням и разрыхлению почвы, которая перестает удерживать вес зданий и сооружений.

В некоторых районах Тихоокеанского побережья возможно возникновение цунами — сейсмических морских воли, приводящих к большим разрушениям в прибрежной зоне.

Число и масштаб землетрясений на планете существенно не меняется с течением времени, однако они становятся все более опасными из-за увеличения плотности населения, роста городов, освоения новых районов для жизнедеятельности человека.

Средствами инженерной защиты при землетрясениях является строительство сейсмостойких зданий и сооружений, как правило, из монолитного железобетона и стали на основе карты сейсмического районирования и требований к объектам, строящимся в сейсмических районах (СНиП II-А 12-69).

Большую роль играют предупредительные, профилактические мероприятия как по упрочнению зданий и конструкций, так и организационные, включая обучение населения поведению и действиям в случаях землетрясения, наличие и обучение аварийно-спасательных подразделений.

Горные обвалы, камнепады, оползни — обрушающееся или скользящее смещение вниз по уклону под действием сил тяжести масс грунта, формирующих склоны гор, холмов, а также речные, озерные и морские террасы.

Сели — грязекаменные потоки, образующиеся в результате длительного накопления талой воды в горных ущельях и прорыва естественных или искусственных плотин, препятствующих течению водных потоков.

Снежная лавина — масса снега, падающая или соскальзывающая с крутых склонов гор, аналогичная обвалу.

Наиболее часто встречающиеся гидросферные опасности:

наводнения, штормы (тайфуны).

Наводнение — значительное затопление водой местности в результате подъема уровня воды в реке, озере или море, вызываемого обильным притоком воды в период снеготаяния или ливней, ветровых нагонов воды, при заторах, зажорах водного русла рек и т.п.

Классификация наводнений в зависимости от причин возникновения приведена в табл. 4.2.

Классификация наводнений в зависимости от причин возникновения Наименова- Основные Возможная Средняя про- Регионы СНГ, ние причины высота подъ- должи- наиболее поднаводнений возникновения ема воды, и тельность верженные наводнениям Половодья Весеннее таяние 2-3 на малых До 15-20 су- На большинстснежного покро- реках, 15-20 ток на малых ве рек регионов Паводковые Дожди, зимние Несколько 15-20 суток Крым, Средняя Завальные Перекрытие От несколь- Несколько Памир, Кавказ, Аварии на Ошибки инже- Десятки и До несколь- Во всех региогидротех- нерных расче- сотни метров ких дней нах нических тов, гидрологисооружени- ческих прогноях зов, эксплуатации сооружений Предпосылками наводнений могут быть паводки и половодья.

Паводок — сравнительно кратковременное и непериодическое поднятие уровня воды, возникающее в результате обильных дождей или (и) быстрого таяния снега, ледников при потеплении.

Половодье — ежегодно повторяющееся в один и тот же сезон относительно длительное увеличение водоносности реки, вызывающее подъем ее уровня; обычно сопровождается выходом вод из меженного русла и затоплением поймы. Значительное половодье может вызвать наводнение.

Наводнения наносят значительный ущерб жизнедеятельности человека. Крупные наводнения, как правило, сопровождаются человеческими жертвами, разрушением зданий и сооружений, уничтожением сельскохозяйственных угодий. Наводнения на реках по высоте подъема воды, площади затопления и величине ущерба делят на четыре категории: низкие (малые), высокие (средние), выдающиеся (большие) и катастрофические. Паводки происходят ежегодно, низкие наводнения повторяются через 5-10 лет, высокие — через 20-25 лет, выдающиеся — через 50-100 лет, катастрофические — не чаще одного раза в 100-200 лет.

Основным средством защиты от наводнений мест проживания населения является строительство защитных гидротехнических сооружений: дамб, плотин, заградительных стен и т.п.

Защита людей в условиях наводнений включает оповещение, организацию эвакуации и другие мероприятия в соответствии с заранее составляемыми планами действий по защите населения и материальных средств в период наводнения.

Ш т орм ( т а йф ун ) — сильное волнение на море, возникающее изза высокой скорости ветра (определяется по шкале Бофорта, табл. 4.3) при прохождении циклона.

Сила ветра у земной поверхности по шкале Бофорта Легкий Движение ветра Короткие волны, гребни не опощущается лицом, рокидываются и кажутся стекшелестят листья, ловидными Слабый Листья и тонкие Короткие, хорошо выраветви деревьев все женные волны. Гребни, опровремя колышутся, кидываясь, образуют стекловетер развивает видную пену, изредка образуверхние флаги ются маленькие белые барашки Умерен- 5,5-7,9 Ветер поднимает Волны удлиненные, белые баный пыль и бумажки, рашки видны во многих местах Сильный 10,8-13,8 Качаются толстые Начинают образовываться крупсучья деревьев, ные волны. Белые пенистые Крепкий Качаются стволы Волны громоздятся, гребни срыдеревьев, идти ваются, пена ложится полосами крепкий чья деревьев, ид- волны. По краям гребней начити против ветра нают взлетать брызги. Полосы Шторм Небольшие по- Высокие волны. Пена широкивреждения; ветер ми плотными полосами ложится Сильный 24,5-28,4 Значительные Очень высокие волны с длиннышторм разрушения ми загибающимися вниз гребнястроений, деревья ми. Образующаяся пена выдувавырываются с ется ветром большими хлопьякорнем. На суше ми в виде густых белых полос.

Циклон — область пониженного давления в атмосфере с минимумом в центре, характеризуется системой ветров, дующих по направлению против часовой стрелки в Северном полушарии Земли и по часовой стрелке — в Южном. Поперечник циклона достигает нескольких тысяч км. Антициклон — область повышенного давления с максимумом в центре, характеризуется системой ветров, дующих по направлению часовой стрелки в Северном полушарии Земли и против часовой стрелки — в Южном. Циклон, при котором скорость ветра достигает разрушительной силы (более 32,7 км/час), называют ураганом.

Штормы являются причинами катастроф с морскими и речными транспортными судами.

Атмосферные опасности возникают из-за различных атмосферных явлений.

Для характеристики атмосферных явлений в метеорологии применяются следующие показатели: